專利名稱：刀片專用鋼及刀片的生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋼的合金及熱處理技術領域。
就申請人所知，刀片作為冶金機械備件，本身可分為冷剪(軋)和熱剪(軋)。冷剪用碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼等鋼材制作。熱剪用熱作模具鋼、熱繞彈簧鋼等制作。冷軋用合金工具鋼，熱軋用合金結(jié)構(gòu)鋼。它們目前只可滿足一般工況的使用要求，因其較低的綜合機械和物理性能適應不了大生產(chǎn)時的剪切、壓縮、高溫、長時間、高負荷等苛刻服役工況的需求，常出現(xiàn)冷剪刀片禿刃、崩刃、堆刃或折斷現(xiàn)象，熱剪刀片出現(xiàn)堆刃和斷裂現(xiàn)象。為克服以上缺陷，70年代世界各國大量使用新型的合金結(jié)構(gòu)鋼--基體鋼。但基體鋼的缺點是不耐磨，強度不夠高，熱處理工藝復雜。如何使生產(chǎn)工具刀片用鋼具有高強度、高韌性、高淬透性、高硬度、高紅硬性(俗稱五高)是人們所期待的。具有五高性能的刀片既耐磨又可以解決刀片的崩刃、禿刃、堆刃、斷裂及重復使用的問題。
本發(fā)明的目的是將具有四高(高強度、高淬透性、高硬度、高紅硬性)的高速鋼和它的基體鋼通過改變它們的化學成分，施以一定的工藝手段，使其在不影響硬度的強度的情況下達到高韌性。
本發(fā)明是這樣設計的刀片專用鋼的化學成份(Wt％)
刀片專用鋼及刀片的生產(chǎn)方法生產(chǎn)步驟為煉鋼(電爐)→爐外精煉→鑄錠→電渣重溶→高溫擴散退火→下料鍛造(成刀片鍛坯)→軟化退火→粗加工(扒皮)→組織處理(三次高溫正火、高溫回火、油淬、低溫回火)→半精加工→調(diào)質(zhì)處理(淬火、二次回火)→精加工成產(chǎn)品。
高溫擴散退火經(jīng)電渣重熔后的鋼錠，進行擴散退火。入爐加熱至700℃保溫一段時間后，再升溫到1230℃(2.5小時)稍降溫度至1080℃(2.5小時)后，爐冷至680℃(3小時)后，隨爐冷卻至500℃時出爐空冷，溫度偏差范圍±20℃。
軟化退火電渣錠鍛制成刀片毛坯后進行軟化退火。在爐中升溫至780℃(±20)按每30mm保溫1小時，根據(jù)坯料尺寸大小來確定保溫時間。然后隨爐冷卻至500℃，出爐空冷。
組織處理為消除碳化物、細化晶粒，進行多次高、中溫正火及淬火、回火處理。
首先進行三次正火，正火溫度分別為1230℃、1080℃、930℃。是在600℃保溫一段時間，整體溫度均勻后加熱至正火溫度，保溫，出爐空冷。接著進行680℃高溫回火，1025℃油淬，540℃低溫回火。溫度偏差控制在±10℃范圍內(nèi)，保溫時間隨工件尺寸不同而不同。
調(diào)質(zhì)處理經(jīng)半精加工后的工件進行調(diào)質(zhì)處理，以達到產(chǎn)品所要求的機械性能。首先油淬，在550℃保溫均溫后升溫至1040℃--1140℃，出爐油冷，然后進行兩次回火，回火溫度為520℃--630℃，其保溫時間、淬火及回火溫度視工件與設備情況不同而不同。
下面給出兩個實施例實施例1產(chǎn)品名稱中厚板剪切機刀片產(chǎn)品規(guī)格764×150×150(mm)產(chǎn)品材質(zhì)H13K技術要求HRC58--61生產(chǎn)方法1、H13K鋼經(jīng)電爐冶煉，爐外精煉，電渣重熔后得Φ250×1000電渣錠。


圖1是H13K鋼的電渣錠擴散退火工藝曲線圖。
圖2是H13K鋼的毛坯軟化退火工藝曲線圖。
圖3是H13K鋼的光坯組織處理工藝曲線圖。
圖4是H13K鋼的半成品調(diào)質(zhì)處理工藝曲線圖。
然后進行磨削等精加工，達到成品尺寸要求，其硬度達HRC59-61。
實施例2產(chǎn)品名稱中厚板剪切機刀片產(chǎn)品規(guī)格955×150×50(mm)產(chǎn)品材質(zhì)HMB技術要求HRC60--63生產(chǎn)方法1、鋼錠的冶煉其成份按刀片專用鋼的化學成份表中的HMB合金組成，經(jīng)電爐冶煉，爐外精煉，電渣重熔后得φ250×1000電渣錠。
2、電渣錠擴散退火、鍛坯軟化退火及光坯的組織處理同實施例1，只是按有效厚度將保溫時間稍加調(diào)整。
3、半精加工后調(diào)質(zhì)處理圖5是HMB鋼的半成品調(diào)質(zhì)處理時淬火工藝曲線圖。
圖6是HMB鋼的半成品調(diào)質(zhì)處理時退火工藝曲線圖。
4、精加工至成品尺寸，表面硬度達HRC60--63本發(fā)明的優(yōu)點是利用現(xiàn)有的冶煉技術和設備研制開發(fā)出了H13K(5Cr5WMoVSiK)鋼，它相當于美國SAE-AISI標準中H13的改進型和日本JIS4404標準中的SKD62，屬超高強度刃具鋼。此鋼既保留了高速鋼的高淬透性、高硬性、高紅硬性、高強度，又清除了高速鋼的脆性相。HMB超高強度工具鋼，除了采用多元碳化物形成元素Cr、Mo、W、Ni、V外，在對控制Mn/S比和Cu含量的同時，加入強化鋼基體的合金元素。使此鋼既有高硬度、高淬透性，又有超高的強度和韌性，而且抗疲勞性能也大為提高。由于選用的是電渣鋼，鋼的純凈度高，鋼中的有害雜質(zhì)S、P等大大減少了，這樣刀片專用鋼的機械性能更加穩(wěn)定，對提高刀片的強度、耐磨性、防裂都大有好處。H13K、HMB刀片既可以在工況苛刻的條件下服役(剪切材料中、低碳鋼板及低碳高強度合金鋼板。預剪材料最大厚度δmax＝21.5mm，方鋼及線材。剪切溫度T300--1100℃)產(chǎn)品壽命比較Cr5CrW2Si的金獎刀片提高2.5--5倍。本發(fā)明已在濟鋼中板廠、昆鋼中板廠、南鋼中板廠、安陽鋼廠、新疆鋼鐵公司及凌源鋼鐵公司等廠家試用，刀片強度高，不鈍口，不掉口，剪切的板材切口平整光滑，無毛刺，剪切的板材質(zhì)量好。濟鋼中板廠98年鋼板產(chǎn)量達66萬噸，高居全國各中板廠首位。97年該廠使用本發(fā)明，經(jīng)測算全年增加經(jīng)濟效益2346萬元。
權(quán)利要求
1.刀片專用鋼的化學成分(Wt％)
2.刀片專用鋼及刀片的生產(chǎn)方法生產(chǎn)步驟為(1)煉鋼(電爐)，(2)爐外精煉，(3)鑄錠，(4)電渣重溶，(5)高溫擴散退火，(6)下料、鍛造(成刀片鍛坯)，(7)軟化退火，(8)粗加工(扒皮)，(9)組織處理(三次高溫正火、高溫回火、油淬、低溫回火)，(10)半精加工，(11)調(diào)質(zhì)處理(淬火、二次回火)(12)精加工成產(chǎn)品。
3.按權(quán)利要求2所述的刀片專用鋼及刀片的生產(chǎn)方法，其高溫擴散退火的特征是經(jīng)電渣重熔后的鋼錠，進行擴散退火，入爐加熱至700℃保溫一段時間后，再升溫到1230℃(2.5小時)，稍降溫度至1080℃(2.5小時)后，爐冷至680℃(3小時)后，隨爐冷卻至500℃時出爐空冷，溫度偏差范圍±20℃。
4.按權(quán)利要求2所述的刀片專用鋼及刀片的生產(chǎn)方法，其軟化退火的特征是電渣錠鍛制成刀片毛坯后進行軟化退火，在爐中升溫至780℃(±20)按每30mm保溫1小時，根據(jù)坯料尺寸大小來確定保溫時間，然后隨爐冷卻至500℃，出爐空冷。
5.按權(quán)利要求2所述的刀片專用鋼及刀片的生產(chǎn)方法，其組織處理的特征是為消除碳化物、細化晶粒，進行多次高、中溫正火及淬火、回火處理；首先進行三次正火，正火溫度分別為1230℃、1080℃、930℃；是在600℃保溫一段時間，整體溫度均勻后加熱至正火溫度，保溫，出爐空冷；接著進行680℃高溫回火，1025℃油淬，540℃低溫回火；溫度偏差控制在±10℃范圍內(nèi)，保溫時間隨工件尺寸不同而不同。
6.按權(quán)利要求2所述的刀片專用鋼及刀片的生產(chǎn)方法，其調(diào)質(zhì)處理的特征是經(jīng)半精加工后的工件進行調(diào)質(zhì)處理，以達到產(chǎn)品所要求的機械性能；首先油淬，在550℃保溫均溫后升溫至1080℃，出爐油冷，然后進行兩次回火，回火溫度為520℃-630℃，其保溫時間與回火溫度視工件與設備情況不同而不同。
全文摘要
刀片專用鋼及刀片的生產(chǎn)方法屬鋼的合金及熱處理技術領域。它解決了目前大生產(chǎn)時的剪切常出現(xiàn)的冷剪刀片出現(xiàn)的禿刃、崩刃、堆刃或折斷,熱剪切刀片出現(xiàn)堆刃、斷裂的問題。其主要技術特征是設計研制優(yōu)良的鋼號(H13K、HMB),通過熱處理提高合金鋼刀片的韌性。具有高強度、高淬透性、高硬度、高紅硬性、高韌性的本發(fā)明刀片能夠剪切40.0mm鋼板及各種規(guī)格的鋼材,可剪切溫度高達1100℃,壽命比5CrW
文檔編號C22C38/24GK1351188SQ00119079
公開日2002年5月29日 申請日期2000年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月30日
發(fā)明者曹金海, 郭有紀 申請人:安徽省當涂冶金機械備件廠